سلیکون ویفرز پر قدرتی آکسائیڈ پرت کی موٹائی پر خصوصی تجزیہ

1. سلیکون ویفر پر قدرتی آکسائیڈ کی تہہ کیا ہے؟

سلکان ویفر پر قدرتی آکسائیڈ فلم (جسے قدرتی آکسائیڈ پرت بھی کہا جاتا ہے) سے مراد سلیکان ڈائی آکسائیڈ (SiO₂) کی ایک انتہائی پتلی تہہ ہے جو کمرے کے درجہ حرارت پر ہوا میں سلکان ویفر اور آکسیجن کے درمیان اچانک رد عمل سے بنتی ہے۔ یہ آکسائیڈ فلمخود بخود بڑھتا ہےسلیکون ویفر کو ہوا کے سامنے آنے کے بعد، بغیر دستی حرارتی یا خصوصی آکسیکرن کے عمل کے۔

2. قدرتی آکسائیڈ پرت کی مخصوص موٹائی

عوامی اعداد و شمار کے مطابق:

کمرے کے درجہ حرارت پر ہوا کے سامنے: قدرتی آکسائڈ پرت کی حتمی موٹائی کے درمیان عام طور پر مستحکم ہے1~2 nm(نینو میٹر)۔

سلیکون کی تازہ سطح (ابھی کھلی ہوئی): تقریباً بڑھ جاتی ہے۔0.6~1 nmچند گھنٹوں کے اندر.

طویل-ٹرم ایکسپوژر (مہینوں سے سالوں تک): حتمی موٹائی عام طور پر زیادہ نہیں ہوتی2~3 nm.

*صنعت کا اتفاق:عام درجہ حرارت اور دباؤ کے ماحول کے تحت، سلکان ویفر پر قدرتی آکسائیڈ کی تہہ کی موٹائی عام طور پر 1 ~ 2 nm کی حد میں ہوتی ہے۔.**

3. قدرتی آکسائیڈ پرت کی نمو کا قانون

قدرتی آکسائڈ پرت کی ترقی مندرجہ ذیل ہےلوگارتھمک قانونلکیری ترقی کے بجائے:

• ابتدائی مرحلے میں تیزی سے ترقی: جب سلیکون ویفر صرف ہوا کے سامنے آتا ہے، تو آکسائیڈ کی تہہ نسبتاً تیزی سے بڑھتی ہے، اور چند گھنٹوں میں ~1 nm تک پہنچ سکتی ہے۔
• آہستہ آہستہ سست ہو رہی ہے۔: جیسے جیسے آکسائیڈ کی تہہ کی موٹائی بڑھتی ہے، آکسیجن کو رد عمل کے لیے سلیکون کی سطح تک پہنچنے کے لیے پہلے سے بنی ہوئی آکسائیڈ پرت کے ذریعے پھیلانے کی ضرورت ہوتی ہے، اس لیے شرح نمو بتدریج کم ہوتی جاتی ہے۔
• حتمی سنترپتی: موٹائی کی نشوونما بتدریج رک جاتی ہے، 1~2 nm پر مستحکم ہوتی ہے، اور لامحدود طور پر گاڑھی نہیں ہوگی۔
• نمو کائنےٹک فارمولہ کا تخمینہ: x ∝ ln(t + 1)، جہاں x آکسائڈ پرت کی موٹائی ہے، t نمائش کا وقت ہے۔

4. قدرتی آکسائیڈ پرت کی موٹائی کو متاثر کرنے والے اہم عوامل

5. سیمی کنڈکٹر پروسیسنگ میں قدرتی آکسائیڈ پرت کا کردار

فائدہ مند کردار:

• غیر فعال سلکان کی سطح: سلیکون کی سطح پر لٹکتے ہوئے بانڈز کی مرمت کریں، سطح کی حالت کی کثافت کو کم کریں، اور آلات کی برقی کارکردگی کو بہتر بنائیں۔
• حفاظتی اثر: سلیکون کی سطح کو آلودہ ہونے سے روکیں، اور گیلے عمل کے درمیان عارضی حفاظتی کردار ادا کریں۔
• معاون عمل: کچھ صفائی اور فوٹو لیتھوگرافی کے عمل میں بفر پرت کے طور پر کام کریں۔

نوٹ کرنے کے مسائل:

• الٹرا- اتلی جنکشن کے عمل پر اثر: اعلی درجے کی مینوفیکچرنگ کے عمل میں، قدرتی آکسائڈ کی تہہ کی موجودگی اصل جنکشن کی گہرائی کو بدل دے گی، جس کے لیے قطعی کنٹرول کی ضرورت ہوتی ہے۔
• مزاحمتی اثر سے رابطہ کریں۔: دھات-سلیکون سے رابطہ کرنے سے پہلے، قدرتی آکسائیڈ کی تہہ کو ہٹا دینا چاہیے، ورنہ رابطے کی مزاحمت بڑھ جائے گی۔
• موٹائی کی یکسانیت: ذخیرہ کرنے کے مختلف اوقات اور مختلف ماحول قدرتی آکسائیڈ کی تہہ کی ناہموار موٹائی کا باعث بنیں گے، جس سے عمل کی مستقل مزاجی متاثر ہوگی۔

6. صنعتی مشق میں کلیدی نکات

• صرف پالش سلکان ویفر: پالش کرنے کے بعد، یہ فوری طور پر ہوا کے سامنے آجاتا ہے، اور قدرتی آکسائیڈ کی تہہ چند گھنٹوں میں ~1 nm تک بڑھ جاتی ہے۔
• طویل مدتی- اسٹوریج: سیل شدہ نائٹروجن ماحول کا ذخیرہ قدرتی آکسائیڈ کی تہہ کی نشوونما کو روک سکتا ہے اور موٹائی کو کم سطح پر رکھ سکتا ہے۔
• علاج سے پہلے-علاج: کلیدی عمل سے پہلے (جیسے ایپیٹیکسی، میٹالائزیشن)، عام طور پر قدرتی آکسائیڈ کی تہہ کو پتلا HF کے ساتھ ہٹانا ضروری ہوتا ہے۔
• موٹائی کی پیمائش: قدرتی آکسائیڈ پرت کی موٹائی عام طور پر ایلیپسومیٹر یا ایکس- رے ریفلیکشن (XRR) سے ماپا جاتا ہے۔

خلاصہ

قدرتی آکسائڈ کی تہہ سلکان ویفر کی سطح پر ایک ناگزیر رجحان ہے۔ اگرچہ اس کی موٹائی صرف چند نینو میٹر ہے، پھر بھی اسے درست سیمی کنڈکٹر مینوفیکچرنگ میں سختی سے کنٹرول اور انتظام کرنے کی ضرورت ہے۔

7. اصل فیکٹری سیل شدہ پیکیجنگ میں قدرتی آکسیکرن

مہربند پیکیجنگ میں آکسیکرن کی خصوصیات

جب سلکان ویفرز فیکٹری سے نکلتے ہیں، تو وہ عام طور پر استعمال کرتے ہیں۔نائٹروجن مہربند پیکیجنگ(کچھ مینوفیکچررز ویکیوم پیکیجنگ یا خشک ہوا کی پیکیجنگ کا استعمال کرتے ہیں)۔ نہ کھولے جانے پر:

• آکسیجن کی انتہائی کم ارتکاز: اعلی-پاکیزگی والی نائٹروجن پیکیجنگ میں بھری ہوئی ہے، اور آکسیجن کا مواد عام طور پر اس سے کم ہوتا ہے10 پی پی ایم(0.001%)، جو کہ فضا میں 21% سے کہیں کم ہے۔
• انتہائی سست آکسیکرن کی شرح: ناکافی آکسیجن کی وجہ سے، قدرتی آکسیکرن ردعمل شدید طور پر روکا جاتا ہے، اور آکسائڈ کی تہہ کی موٹائی کی ترقی بہت سست ہے.
• انتہائی کم نمی: اصل فیکٹری پیکیجنگ عام طور پر -40 ڈگری سے نیچے کی پیکیجنگ میں اوس کے نقطہ کو کنٹرول کرنے کے لیے ایک ڈیسیکینٹ رکھتا ہے، اور نمی کا مواد انتہائی کم ہوتا ہے، جو آکسیڈیشن کو مزید سست کر دیتا ہے۔

مہربند پیکیجنگ میں موٹائی کی تبدیلی

• فیکٹری سے نکلتے وقت: سلیکون ویفر کو پالش اور صاف کرنے کے بعد، یہ عام طور پر معائنے اور پیکیجنگ کے لیے مختصر طور پر ہوا کے سامنے رہتا ہے۔ اس وقت، کے بارے میں ایک قدرتی آکسائڈ پرت0.5~1 nmبڑھ گیا ہے.
• 1 سال کے لیے ذخیرہ کیا گیا۔: مہربند نائٹروجن پیکیجنگ میں، آکسائڈ پرت کی موٹائی صرف کی طرف سے بڑھ جاتی ہے0.1~0.3 nm، اور کل موٹائی عام طور پر 1.5 nm سے زیادہ نہیں ہوتی ہے۔
• 2 ~ 3 سال تک ذخیرہ کیا گیا۔: کل موٹائی عام طور پر اب بھی اندر رہتی ہے۔2 این ایم.
• شیلف زندگی: کمرے کے درجہ حرارت پر اصل مہر بند سلکان ویفرز کی شیلف زندگی عام طور پر ہوتی ہے۔6 ~ 12 ماہ، اور کچھ اعلی-مصنوعات کو 3~6 ماہ کے طور پر نشان زد کیا گیا ہے۔ شیلف لائف ختم ہونے کے بعد، اگرچہ قدرتی آکسائیڈ کی تہہ زیادہ نہیں بڑھتی ہے، لیکن سطح کی آلودگی اور جذب شدہ نجاست جیسے مسائل پیدا ہو سکتے ہیں۔

ذخیرہ کرنے کی سفارشات

کلیدی نتیجہ

اصل فیکٹری سے نہ کھولے ہوئے سیل شدہ نائٹروجن پیکیجنگ میں، قدرتی آکسیکرن کو مؤثر طریقے سے روکا جاتا ہے، اور موٹائی کی ترقی بہت سست ہے. عام طور پر، آکسائیڈ پرت کی کل موٹائی اب بھی شیلف لائف کے اندر 2 nm کے اندر رہتی ہے، اور اس کا استعمال پر کوئی خاص اثر نہیں پڑے گا۔